在生物學(xué)教學(xué)中激發(fā)學(xué)生科學(xué)思維的實(shí)踐

帖步霞

摘要 通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境、搭建臺(tái)階、模型構(gòu)建、巧妙點(diǎn)撥的方式，驅(qū)動(dòng)、牽引、激發(fā)和深化學(xué)生的科學(xué)思維，以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的總目標(biāo)。

關(guān)鍵詞生物學(xué)教學(xué) 科學(xué)思維 教學(xué)實(shí)踐

中圖分類(lèi)號(hào) G633.91???????????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

科學(xué)思維是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的組成部分之一，科學(xué)思維是指尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識(shí)事物、解決實(shí)際問(wèn)題的思維習(xí)慣和能力。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步發(fā)展科學(xué)思維，如能夠基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、創(chuàng)造性思維等方法，闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題。為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，教師可在課堂教學(xué)中采取一些措施來(lái)激發(fā)學(xué)生的思維，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，下面結(jié)合教學(xué)案例來(lái)說(shuō)明。

1 創(chuàng)設(shè)合適的情境驅(qū)動(dòng)思維

情境是圍繞某一特定主題事實(shí)，以文字、數(shù)據(jù)、圖形、表格等形式，為達(dá)成測(cè)評(píng)目標(biāo)而呈現(xiàn)試題信息的載體。情景材料通常來(lái)自與生物學(xué)知識(shí)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)、生物學(xué)史、高校教材、國(guó)外教材或生物科學(xué)上的最新成果等。

如在學(xué)習(xí)“目的基因提取方法”時(shí)，教師一般就直接介紹具體方法，而不同的方法適合哪些生物并沒(méi)有說(shuō)明，這樣會(huì)造成學(xué)生的學(xué)習(xí)與應(yīng)用之間的脫節(jié)。教師應(yīng)在進(jìn)行“提取目的基因的方法”教學(xué)時(shí)，首先介紹原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基因的結(jié)構(gòu)（圖1、圖2），學(xué)生通過(guò)比較兩者的差異，進(jìn)而分析兩者的基因轉(zhuǎn)錄形成的 mRNA 的處理方式，真核細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA 需要進(jìn)行加工，剪切掉內(nèi)含子對(duì)應(yīng)部分的mRNA，再拼接為成熟的mRNA（圖3），為即將學(xué)習(xí)的基因表達(dá)載體中的啟動(dòng)子與終止子作鋪墊。在此基礎(chǔ)上教師提出問(wèn)題讓學(xué)生討論：①直接提取人的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌能合成人的胰島素嗎？②如果要將人的胰島素基因?qū)爰?xì)菌細(xì)胞中，一般采取什么方法？為什么？

這里的情境創(chuàng)設(shè)是補(bǔ)充了與將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容相關(guān)的知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生分析提取目的基因的方法是如何選擇的，這種思維的互動(dòng)是教師通過(guò)情境創(chuàng)設(shè)引發(fā)的，互動(dòng)在學(xué)生討論時(shí)產(chǎn)生，教師還可以根據(jù)互動(dòng)中生成的情況進(jìn)一步加以引導(dǎo)，從而創(chuàng)設(shè)新的情境。如可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，進(jìn)一步提出：人的胰島素基因?qū)爰?xì)菌體內(nèi)后能形成有活性人胰島素嗎？如何解決這個(gè)問(wèn)題？從而進(jìn)一步將原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，蛋白質(zhì)的再加工與分泌需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體的參與，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步討論，有學(xué)生提出用酵母菌來(lái)代替細(xì)菌解決這個(gè)問(wèn)題，因此達(dá)到了激發(fā)學(xué)生思維的目的。

在課堂教學(xué)中，要結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容精心設(shè)計(jì)情境，以情境建構(gòu)為手段，以情境活動(dòng)為載體，激發(fā)學(xué)生的思維能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生在新情境中解決問(wèn)題的能力，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造力的發(fā)展。

2 搭建合理的臺(tái)階牽引思維

維果斯基將學(xué)生在指導(dǎo)下借助成人的幫助所能達(dá)到解決問(wèn)題的水平，與在獨(dú)立活動(dòng)中所達(dá)到的解決問(wèn)題的水平之間的差異稱(chēng)之為“最近發(fā)展區(qū)”。在思維能力培養(yǎng)的過(guò)程中，搭建合理的臺(tái)階引導(dǎo)學(xué)生思維，這樣使學(xué)生在學(xué)習(xí)中不斷依靠先前學(xué)習(xí)的思維方法來(lái)解決新問(wèn)題，從而達(dá)到思維進(jìn)階的目的。

教師在“PCR”相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)中可能會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，在介紹完P(guān)CR 概念之后，給出模板鏈與引物，讓學(xué)生畫(huà)出連續(xù)復(fù)制3次的過(guò)程圖，結(jié)果是學(xué)生基本都不會(huì)。教師會(huì)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在必修2學(xué)習(xí)的DNA復(fù)制內(nèi)容的記憶已經(jīng)不清晰，僅DNA 復(fù)制過(guò)程的圖解學(xué)生也不會(huì)畫(huà)。并且在畫(huà)PCR過(guò)程圖時(shí)又有引物參與，但在學(xué)習(xí)前概念“DNA 復(fù)制”時(shí)教材并沒(méi)有提到引物，因此對(duì)學(xué)生而言學(xué)習(xí)內(nèi)容跨度太大。相反，在同水平另一個(gè)班的教學(xué)中，如果教師在教授PCR之前，先進(jìn)行知識(shí)鋪墊，如在復(fù)習(xí)DNA復(fù)制的知識(shí)后，引導(dǎo)學(xué)生畫(huà)出2次復(fù)制過(guò)程，比較兩者的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)。然后再播放PCR模擬動(dòng)畫(huà)，提醒學(xué)生注意觀察和思考：變性、復(fù)性、延伸三個(gè)步驟需要的條件（溫度、原料、酶）等，在此基礎(chǔ)上，給出模板鏈與引物，引導(dǎo)學(xué)生畫(huà)出3次復(fù)制過(guò)程圖，最后大部分學(xué)生可以順利完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

搭建臺(tái)階時(shí)，要根據(jù)教學(xué)對(duì)象的不同，考慮學(xué)生思維能力的差異性，選擇合適的素材進(jìn)行知識(shí)鋪墊，搭建適合教學(xué)對(duì)象的臺(tái)階。如在學(xué)習(xí)減數(shù)分裂知識(shí)時(shí)，基礎(chǔ)差的班級(jí)要將有絲分裂簡(jiǎn)單復(fù)習(xí)一遍，基礎(chǔ)好的班級(jí)可以讓學(xué)生課前預(yù)習(xí)減數(shù)分裂的相關(guān)知識(shí)。學(xué)習(xí)減數(shù)分裂II 知識(shí)時(shí)，有的班級(jí)可以通過(guò)教師提問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生在有絲分裂知識(shí)的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)，有的班級(jí)可以讓學(xué)生通過(guò)獨(dú)立與小組討論結(jié)合的方式來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而最大限度地挖掘?qū)W生的思維能力，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

3 提供恰當(dāng)?shù)哪Ｐ蛦l(fā)思維

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中也明確強(qiáng)調(diào)學(xué)生應(yīng)“領(lǐng)悟建立模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用”，將模型方法規(guī)定為高中學(xué)生必須掌握的科學(xué)方法之一。模型方法是以研究模型來(lái)揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法，是邏輯方法的一種特有形式。生物學(xué)教學(xué)中通常可以通過(guò)模型構(gòu)建讓抽象的知識(shí)具體化，再?gòu)木唧w的模型中抽象出相關(guān)知識(shí)，在建構(gòu)模型過(guò)程中發(fā)生“抽象—具體—抽象”的思維轉(zhuǎn)化，提升了學(xué)生歸納、綜合、概括、想象等思維能力。

例如，在減數(shù)分裂模型建構(gòu)過(guò)程中，同源染色體與非同源染色體的行為，尤其是非同源染色體的自由組合，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)很抽象，為了讓學(xué)生順利地學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，教師可通過(guò)模型建構(gòu)啟發(fā)學(xué)生思維。教師組織4個(gè)學(xué)生一組，每個(gè)學(xué)生有同染色體2對(duì)，每對(duì)同源染色體用紅、藍(lán)兩種顏色區(qū)分，表示分別來(lái)自父母雙方，然后讓每個(gè)小組的學(xué)生分別建構(gòu)不同時(shí)期的模型：（1）四分體時(shí)期；（2）減數(shù)第一次分裂后期；（3）減數(shù)第二次分裂中期；（4）減數(shù)第二次分裂后期。接著讓各小組分別展示本組制作的各時(shí)期模型，讓其他小組成員一起討論評(píng)鑒。最后，讓各個(gè)小組同時(shí)展示減數(shù)第一次分裂后期，這時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)不同小組的排列方式有差別，由此讓學(xué)生領(lǐng)悟到非同源染色體會(huì)發(fā)生自由組合。

學(xué)生在建構(gòu)模型的過(guò)程中，將減數(shù)分裂過(guò)程中染色體行為特征轉(zhuǎn)化為具體的模型，再通過(guò)歸納、概括總結(jié)出減數(shù)分裂過(guò)程的特點(diǎn)，能夠幫助學(xué)生感受到不同時(shí)期染色體行為特征，比較直觀地體驗(yàn)減數(shù)第一次分裂過(guò)程中“同源染色體分離與非同源染色體的自由組合”的過(guò)程，個(gè)人制作單一時(shí)期讓學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，小組合作構(gòu)建整個(gè)過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)，從而培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力。在模型建構(gòu)教學(xué)活動(dòng)中，是以學(xué)生為主體，以建構(gòu)模型為主線(xiàn)，讓學(xué)生去探索、交流和學(xué)習(xí)，注重學(xué)習(xí)過(guò)程的主動(dòng)性和積極性，學(xué)生一旦掌握了模型建構(gòu)的方法，也就掌握了一種重要的科學(xué)研究方法。

4 給予巧妙的點(diǎn)撥深化思維

學(xué)生的思路是指思維的線(xiàn)索、流程，是思維的軌跡，學(xué)習(xí)思路點(diǎn)撥就是教師在教學(xué)過(guò)程中觀察發(fā)現(xiàn)，及時(shí)對(duì)學(xué)生施加影響，使其學(xué)習(xí)思路理清、順暢。思路點(diǎn)撥，使學(xué)生的思考有結(jié)果，理解能到位，感悟能提升，能獲得相應(yīng)的知識(shí)學(xué)習(xí)，能力訓(xùn)練外，學(xué)生的思維發(fā)展也能夠獲得一定的效度。如在學(xué)習(xí)分離定律時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生畫(huà)出一對(duì)等位基因Aa（完全顯性）自交得到子一代的遺傳圖解，接著再畫(huà)出子一代自交得到子二代的遺傳圖解。然后提出問(wèn)題：子一代的基因型比、表現(xiàn)型比分別是多少？子二代的基因型比、表現(xiàn)型比分別是多少？接著提問(wèn)子三代的基因型比、表現(xiàn)型比分別是多少？并說(shuō)明理由。結(jié)果，學(xué)生還是畫(huà)圖解來(lái)回答。教師此時(shí)就可加以點(diǎn)撥：每一代雜合子 Aa 比例的變化有規(guī)律嗎？根據(jù)這個(gè)規(guī)律嘗試推導(dǎo)出自交n次的后代基因型比、表現(xiàn)型比分別是多少？在此基礎(chǔ)上，還可以進(jìn)一步延伸，點(diǎn)撥后再提出問(wèn)題：Aa的個(gè)體自交后代淘汰隱性個(gè)體后自交結(jié)果如何？連續(xù)自交并淘汰隱性個(gè)體，連續(xù)n代自交后代中顯隱性個(gè)體的比例是多少？

這種點(diǎn)撥是以問(wèn)題的形式呈現(xiàn)的，教師在點(diǎn)撥時(shí)要注意，問(wèn)題的梯度，逐步深入，達(dá)到深化思維深刻性的目的，有深度的思維是深度學(xué)習(xí)的要求。增加思維深度，不僅體現(xiàn)在思維的深刻性，還可以是思維的靈活性、思維的發(fā)散性和思維的批判性。

如在遺傳規(guī)律相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)時(shí)，有這樣一個(gè)問(wèn)題：基因型為AaBb的植株，在沒(méi)有致死、完全顯性的適宜條件下，自交后代基因型、表型的種類(lèi)及比例可能分別是多少？由于這里沒(méi)有說(shuō)明基因在染色體上的分布情況，多數(shù)學(xué)生會(huì)按照常規(guī)的兩對(duì)等位基因位于兩對(duì)同源染色體上的情況來(lái)分析，但兩對(duì)基因還有可能是連鎖的，連鎖時(shí)可能是A與B、a與b連鎖，也可能是A與b、a與B連鎖，這樣結(jié)果就有多種可能性。

這種開(kāi)放性問(wèn)題設(shè)計(jì)的目的培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維，引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題時(shí)要根據(jù)具體試題情境來(lái)思考，分析總結(jié)多種可能性答案。在此基礎(chǔ)上，再進(jìn)行點(diǎn)撥，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證你的解釋是正確的呢？這樣將知識(shí)學(xué)習(xí)引入到實(shí)驗(yàn)探究，加深思維的深度。

總之，科學(xué)思維是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分，在生物學(xué)教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維方法有多種，教師在教學(xué)中要結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)對(duì)象選擇合適的方法，驅(qū)動(dòng)、牽引、激發(fā)和深化學(xué)生的科學(xué)思維，提升學(xué)生思維能力，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 中華人民共和國(guó)教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）［S］.北京：人民教育出版社，2018：4-5.

［2］ 熊生貴.巧妙點(diǎn)撥引導(dǎo)思路［J］.四川教育，2009（11）：37-38.